Published January 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
The combined effect of inorganic salt and ionic liquid in pretreatment on enzymatic saccharification of rice straw
Creators
- 1. King Mongkut's University of Technology North Bangkok
- 2. Shri Mata Vaishno Devi University
- 3. Vellore Institute of Technology University
Description
The pretreatment method is one of the challenging steps in the production of biofuel through the biorefinery process that unlocks the recalcitrant nature of lignocellulosic biomass. Ionic liquid pretreatment gained attention for being highly effective to improve the enzymatic saccharification of the biomass, however its high cost hinders its industrial application. In this study, the combined effect of ionic liquid 1- ethyl-3-methylimidazolium acetate (EMIM-Ac) with inorganic salts (NaCl and KCl) was used for the pretreatment of rice straw. Optimization of pretreatment was conducted based on Response Surface Methodology and sugar yields obtained by EMIM-Ac+NaCl (160 °C, 88.7 min, 7.6%wt) and EMIMAc+ KCl (160 °C, 68.2 min, 12.5%wt) were 670.7 and 392.9 mg/g-biomass, respectively. The effect of combined pretreatment on ethanol production was analyzed after 48h fermentation. The results showed that the ethanol yield from pretreated samples with EMIM-Ac+NaCl (0.72%) and EMIM+KCl (0.76%) was increased by 2.18 and 2.25 fold times, respectively, compared to untreated sample (0.33%). This combined effect of inorganic salts and ionic liquid significantly removed the lignin during pretreatment, while maintaining efficient enzymatic saccharification of rice straw. Thus, this cost-effective combined chemical method may be an alternative strategy for increasing cellulosic ethanol production.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعد طريقة المعالجة المسبقة واحدة من الخطوات الصعبة في إنتاج الوقود الحيوي من خلال عملية التكرير الحيوي التي تفتح الطبيعة المتمردة للكتلة الحيوية اللجنية السليلوزية. اكتسبت المعالجة المسبقة للسائل الأيوني الاهتمام لكونها فعالة للغاية لتحسين التسكير الأنزيمي للكتلة الحيوية، ولكن تكلفتها العالية تعيق تطبيقها الصناعي. في هذه الدراسة، تم استخدام التأثير المشترك للسائل الأيوني 1 - إيثيل-3 - ميثيل إيميدازوليوم أسيتات (EMIM - AC) مع الأملاح غير العضوية (NaCl و KCl) للمعالجة المسبقة لقش الأرز. تم تحسين المعالجة المسبقة بناءً على منهجية سطح الاستجابة وعائدات السكر التي حصلت عليها EMIM - AC +NaCl (160 درجة مئوية، 88.7 دقيقة، 7.6 ٪بالوزن) و EMIMAc + KCl (160 درجة مئوية، 68.2 دقيقة، 12.5 ٪بالوزن) كانت 670.7 و 392.9 مجم/جم من الكتلة الحيوية، على التوالي. تم تحليل تأثير المعالجة المسبقة المجمعة على إنتاج الإيثانول بعد 48 ساعة من التخمير. أظهرت النتائج أن إنتاج الإيثانول من العينات المعالجة مسبقًا باستخدام EMIM - AC +NaCl (0.72 ٪) و Emim +KCl (0.76 ٪) قد زاد بمقدار 2.18 و 2.25 مرة على التوالي، مقارنة بالعينة غير المعالجة (0.33 ٪). أدى هذا التأثير المشترك للأملاح غير العضوية والسائل الأيوني إلى إزالة اللجنين بشكل كبير أثناء المعالجة المسبقة، مع الحفاظ على التسكير الأنزيمي الفعال لقش الأرز. وبالتالي، قد تكون هذه الطريقة الكيميائية المركبة الفعالة من حيث التكلفة استراتيجية بديلة لزيادة إنتاج الإيثانول السليلوزي.Translated Description (French)
La méthode de prétraitement est l'une des étapes difficiles de la production de biocarburant grâce au processus de bioraffinage qui débloque la nature récalcitrante de la biomasse lignocellulosique. Le prétraitement liquide ionique a attiré l'attention pour être très efficace pour améliorer la saccharification enzymatique de la biomasse, mais son coût élevé entrave son application industrielle. Dans cette étude, l'effet combiné de l'acétate de 1-éthyl-3-méthylimidazolium (EMIM-Ac) liquide ionique avec des sels inorganiques (NaCl et KCl) a été utilisé pour le prétraitement de la paille de riz. L'optimisation du prétraitement a été réalisée sur la base de la méthodologie de surface de réponse et les rendements en sucre obtenus par EMIM-Ac +NaCl (160 °C, 88,7 min, 7,6 %en poids) et EMIMAc+ KCl (160 °C, 68,2 min, 12,5 %en poids) étaient de 670,7 et 392,9 mg/g de biomasse, respectivement. L'effet du prétraitement combiné sur la production d'éthanol a été analysé après 48h de fermentation. Les résultats ont montré que le rendement en éthanol des échantillons prétraités avecEMIM-Ac +NaCl (0,72%) et EMIM+KCl (0,76%) était augmenté de 2,18 et 2,25 fois, respectivement, par rapport à l'échantillon non traité (0,33%). Cet effet combiné des sels inorganiques et du liquide ionique a éliminé de manière significative la lignine pendant le prétraitement, tout en maintenant une saccharification enzymatique efficace de la paille de riz. Ainsi, cette méthode chimique combinée rentable peut être une stratégie alternative pour augmenter la production d'éthanol cellulosique.Translated Description (Spanish)
El método de pretratamiento es uno de los pasos desafiantes en la producción de biocombustible a través del proceso de biorrefinería que desbloquea la naturaleza recalcitrante de la biomasa lignocelulósica. El pretratamiento de líquidos iónicos llamó la atención por ser altamente efectivo para mejorar la sacarificación enzimática de la biomasa, sin embargo, su alto costo dificulta su aplicación industrial. En este estudio, se utilizó el efecto combinado del líquido iónico acetato de 1-etil-3-metilimidazolio (EMIM-Ac) con sales inorgánicas (NaCl y KCl) para el pretratamiento de la paja de arroz. La optimización del pretratamiento se realizó en función de la metodología de superficie de respuesta y los rendimientos de azúcar obtenidos mediante EMIM-Ac+NaCl (160 °C, 88,7 min, 7,6%en peso) y EMIMAc+ KCl (160 °C, 68,2 min, 12,5%en peso) fueron de 670,7 y 392,9 mg/g de biomasa, respectivamente. El efecto del pretratamiento combinado sobre la producción de etanol se analizó después de 48 h de fermentación. Los resultados mostraron que el rendimiento de etanol de las muestras pretratadas con EMIM-Ac+NaCl (0.72%) y EMIM+KCl (0.76%) aumentó en 2.18 y 2.25 veces, respectivamente, en comparación con la muestra no tratada (0.33%). Este efecto combinado de sales inorgánicas y líquido iónico eliminó significativamente la lignina durante el pretratamiento, al tiempo que mantuvo una sacarificación enzimática eficiente de la paja de arroz. Por lo tanto, este método químico combinado rentable puede ser una estrategia alternativa para aumentar la producción de etanol celulósico.Files
e3sconf_ri2c2022_01002.pdf.pdf
Files
(24 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
|
24 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التأثير المشترك للملح غير العضوي والسائل الأيوني في المعالجة المسبقة على التسكير الأنزيمي لقش الأرز
- Translated title (French)
- L'effet combiné du sel inorganique et du liquide ionique dans le prétraitement sur la saccharification enzymatique de la paille de riz
- Translated title (Spanish)
- El efecto combinado de la sal inorgánica y el líquido iónico en el pretratamiento sobre la sacarificación enzimática de la paja de arroz
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4291136040
- DOI
- 10.1051/e3sconf/202235501002
References
- https://openalex.org/W2554168965
- https://openalex.org/W2555856367
- https://openalex.org/W2938438046
- https://openalex.org/W2970938298
- https://openalex.org/W3002834518
- https://openalex.org/W3060277901
- https://openalex.org/W3177465002
- https://openalex.org/W3183266535
- https://openalex.org/W3184911417
- https://openalex.org/W3186292286
- https://openalex.org/W3208731881
- https://openalex.org/W3213041419
- https://openalex.org/W4200049429
- https://openalex.org/W4205331869
- https://openalex.org/W4206792545
- https://openalex.org/W4206820750
- https://openalex.org/W4212788297
- https://openalex.org/W4220753033
- https://openalex.org/W4221008927
- https://openalex.org/W4230592454